: архив : архив журнала "625" : 1999 : #1

• Оглавление обзора • Эфирные передатчики • Передатчики: из рук в руки • Телерадиопередатчики: вчера,   сегодня, завтра • Современные   радиопередатчики • УВК-передатчики фирмы   "Угра" • Передатчики фирмы   "Астроника" • Передатчики фирмы "МАРТ" • О системах сложения   мощности и резервирования в   передатчиках • Телевизионные передатчики   ЗАО "СОТА" • Телевизионные передатчики   ABE Elettronica • Передатчики компании Elenos • Передатчики фирмы Harris • Телевизионные вещательные   передатчики фирмы Itelco • Компания Technosystem • Новые технологии кабельного   телевидения • Новый сайт для специалистов   видео и звукового   производства

Передатчики: из рук в руки
Леонид Чирков

Любая система вещания в принципе состоит из трех основных элементов: передатчик, среда доставки сигнала и приемник. В кабельных системах средой доставки является кабель, а в системах непосредственного спутникового вещания - эфир, но есть промежуточный элемент - спутниковый ретранслятор. Передатчик эфирного телерадиовещания - очень важная деталь, но все же только деталь радиостанции, которая является сложным техническим комплексом. В ее состав входят: передатчик и его резерв, антенные мачты и антенно-фидерные системы, капитальные строения и различные службы. Основная функция передатчика - преобразование полного телевизионного сигнала или сигнала звукового вещания в радиосигнал. Для этого возбудители генерируют гармонические сигналы радионесущих частот. Затем по тому или иному закону осуществляется модуляция несущих. В последние годы возбудитель часто называют "эксайтером" ( от английского exciter - возбудитель).

В определенном смысле передатчик - это "прозрачный" элемент вещательного тракта, то есть телезритель не должен его видеть, а слушатель слышать. Это означает, что все процессы модуляции радиосигнала в передающем звене тракта и демодуляции при приеме должны быть линейными. Требование "прозрачности" естественно, но его довольно трудно выполнить на уровне ламповых технологий. Транзисторное, интегральное исполнение передатчиков во многом облегчило решение этой проблемы.

В эфирном телевизионном вещании (впрочем, как и в кабельном) используется амплитудная модуляция видео и частотная - звука. Все каналы аналогового эфирного и кабельного ТВ размещены в метровом и дециметровом диапазонах частот электромагнитных волн. Все несущие частоты для аналогового ТВ-вещания трех систем цветового кодирования NTSC, PAL, SECAM стандартизованы Всемирной радиоконференцией. В спутниковых системах распределения телевизионных программ, как и в аналоговом НТВ, используется частотная модуляция в полосе 27 МГц. Цифровые технологии вещания принесли новые виды модуляции. Так, европейские стандарты цифрового ТВ предусматривают квадратурную фазовую модуляцию (QPSK). Стандарт ATSC ориентирован на многоуровневую амплитудную модуляцию: 8 и 16 уровней.

В эфирном радиовещании амплитудная модуляция используется в диапазонах ДВ, СВ и КВ, а также в отечественном УКВ. В России сейчас осваивается и диапазон 87,5-108 МГц, где по международному частотному расписанию предусмотрено звуковое вещание с частотной модуляцией радионесущей. В это же время осваивается и цифровое звуковое вещание, в котором используются иные системы модуляции, в частности, уже упомянутая квадратурная фазовая манипуляция.

Функциональная схема ТВ-передатчиков старого образца предусматривает раздельную обработку видео и звука. Система имеет два канала: один для видео, другой для звукового сопровождения. Каналы объединяются только на разделительном (антенном) высокочастотном фильтре. Этот фильтр в последнее время все чаще называют сумматором. Его основная функция - введение радиосигналов обоих каналов в антенно-фидерную систему, желательно, без потерь. Фильтр (или сумматор) - должен быть однонаправленной системой, то есть пропускать не ослабляя сигналы из каналов видео и звука в антенно-фидерную систему и исключать обратные (перекрестные) волны из одного канала в другой и собственные сигналы, отраженные от антенны. В этом отношении одной из важнейших характеристик работы фидера является коэффициент стоячей волны или КСВ. Он определяется как отношение максимального размаха сигнала в фидере к минимальному. В идеале сумматор не должен пропускать обратную волну в каналы, поскольку такая волна способна сжечь выходные каскады усилителя мощности. Надо сказать, что усилители имеют и собственные направленные элементы, ослабляющие отраженные волны, но сумматор - также важный элемент защиты. Современный передатчик должен сохранять работоспособность при КСВ не ниже 1,5. Превышение этого параметра может вызвать аварийную ситуацию - в этом случае усилители следует отключить.

Обычное соотношение мощностей радиосигналов изображения и звукового сопровождения в ТВ-передатчике - 1:10, поэтому в его маркировке часто указывают номинальные мощности радиосигнала изображения. А мощность радиосигнала звука несложно определить с помощью простой арифметической операции.

Передатчик - это устройство долговременного пользования. Хороший показатель надежности современных эфирных передатчиков - 30-50 тысяч часов наработки на отказ. Другое важное требование - линейность суммарного коэффициента усиления во всем интервале рабочих частот. Именно плохая линейность и заставляла конструкторов отдельно обрабатывать сигналы изображения и звука. Интерференция звуковой и видеонесущей на нелинейных элементах ведет к возникновению суммарных и разностных частот. Последние (их обычно называют "биениями") особенно опасны как помехи. Переход к транзисторному (твердотельному) исполнению расширил линейный интервал передатчика настолько, что каналы звука и изображения стало возможным усиливать в одном устройстве. Это существенно упростило конструкцию прибора.

Сначала транзисторные передатчики были небольших мощностей от 1 до 100 Вт, но постепенно их мощность увеличивалась. Теперь твердотельными могут быть и самые мощные передатчики. Более того, твердотельное исполнение во всем превосходит ламповое: оно надежнее, обеспечивает невиданную для ламповой техники линейность, существенно компактнее. Тепловыделение на единицу объема значительно ниже, чем в ламповой (электровакуумной) технике, а коэффициент полезного действия, то есть эффективность преобразования мощности питания в мощность излучаемого радиосигнала, намного выше, чем у ламповых передатчиков. Но окончательной победы транзисторные (интегральные) передатчики пока не одержали - они слишком дороги для очень многих потенциальных потребителей, в том числе и российских. Однако это вопрос времени.

Надо сказать, что мощное радиостроение, основанное на ламповой технике, в последние годы не стояло на месте. Клистроны, которые были основой мощных усилителей многие десятилетия, уходят в прошлое. Сейчас в ламповых усилителях мощности применяются тетроды, диакроды и клистроды. О клистродах следует сказать особо. Эти лампы в настоящее время считаются самыми эффективными для мощностей от 20 до 30 и более кВт. Но главное, они принесли технологию IOT (Inductive Output Tube) или лампу с индуктивным выходом. Те, кто детально знают радиотехнику, конечно, слышали о трансформаторных соединениях. IOT в принципе - то же самое. Реактивные соединения обеспечивают глубокую развязку и линейность в широкой полосе. IOT-технология позволила в ламповых усилителях совместно обрабатывать сигналы изображения и звука.

Клистроды разработала английская фирма EEV. В лампе удачно объединены два процесса: управление плотностью электронного пучка в пространстве "катод-сетка" (типичным представителем является тетрод) и управление электронами в пролетном промежутке (этот процесс использован в клистронах). Таким образом клистрод удачно сочетает достоинства ламп двух принципиально разных типов. Тетроды и диакроды - "одного поля ягоды". Диакрод отличает несколько усовершенствованная конструкция, благодаря которой реактивная нагрузка на экранную сетку существенно снижена по сравнению с тетродом.

Передатчики, как любая конструкция, созданная руками человека, не вечны. Однако обеспечивать бесперебойное вещание необходимо. Отсюда и возникает проблема резервирования. Подходы к проблемы ясны: резерв должен быть минимальным, но достаточным, чтобы исключать срывы вещания. В последующих материалах обзора эта тема довольно подробно анализируется. Здесь же хотелось бы остановиться только на некоторых общих вопросах. Для передатчиков малой и частично средней мощностей предусматривается резерв 100% с соответствующим ЗИПом. При высоких мощностях передатчики просто сдваиваются: один из них работает, другой страхует. Это дорого обходится заказчику, но ничего не поделаешь.

Ламповые усилители громоздки и многокаскадны - так проще скорректировать нелинейности. У них высокие коэффициенты усиления и выходные мощности, поэтому, используя ламповые технологии, бессмысленно делать многомодульные системы. Интегральные технологии, напротив, позволяют делать очень компактные усиливающие модули с отличной линейностью и перестраиваемостью в широких интервалах частот. Поэтому нужную мощность можно "набирать" с помощью многих усиливающих модулей, включенных параллельно. Поскольку сами модули компактны, они не приводят к чрезмерному разбуханию системы даже при относительно большом количестве, что непременно произошло бы с ламповыми конструкциями. Не возникает и серьезных проблем с охлаждением. Параллельное включение многих модулей полезно прежде всего тем, что выход из строя одного или даже нескольких блоков не ведет к отказу всего передатчика, а лишь в допустимых параметрах отражается на уровне выходной мощности. А это означает, что большой резерв не нужен. Ремонт может выполняться в рабочем ("горячем") режиме. Кроме того, существенно снижаются начальные затраты при закупке передатчика, а также экономятся средства в процессе его эксплуатации. Но, увы, и уменьшенные начальные затраты для многих неподъемны.

Итак, современный рынок средств эфирного вещания достаточно богат. В основном он отражен в последующих статьях, где представлены передатчики, имеющие сертификат Госкомсвязи и, следовательно, легализованные.

[дальше]